2019-12-06 09:12:53 李麗穎
記者從近日舉行的第五屆國際農(nóng)業(yè)基因組會議暨深圳國際食品谷研討會上獲悉，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究已邁入生物組學大數(shù)據(jù)時代，特別是基因組學及其衍生技術在生物育種中發(fā)揮著重要的引領作用。
基因組學是對生物體所有基因進行集體表征、定量研究及不同基因組比較研究的一門交叉生物學學科?；蚪M學主要研究基因組的結構、功能、進化、定位和編輯等，以及它們對生物體的影響。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部種子管理局巡視員周云龍指出，農(nóng)業(yè)基因組學技術，在種業(yè)領域，不僅能大幅提高傳統(tǒng)育種效率、設計“定制作物”，而且可為食品安全和生物安全服務，利用合成基因組學技術還可能顛覆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)格局。
中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)基因組研究所所長黃三文研究員用一個形象的比喻來描述：“打個比方，育種好像在一個黑屋子摸索，傳統(tǒng)育種打著手電靠育種家的火眼金睛，而基因組學點亮了一盞燈，幫你看到房間全貌，這樣育種的效率大大提升了！”
利用基因組學、蛋白組學、代謝組學等技術手段，可以探明農(nóng)產(chǎn)品貯藏、加工過程中色、香、味、形等品質(zhì)形成機理，加工過程對食品營養(yǎng)組分消化、吸收及代謝等作用機制，全面解析食用農(nóng)畜產(chǎn)品的營養(yǎng)組分及轉化規(guī)律，篩選主要農(nóng)作物與畜禽產(chǎn)品的營養(yǎng)品質(zhì)性狀調(diào)控及代謝關鍵基因，進行靶向設計與定向?qū)?，實現(xiàn)高品質(zhì)精準功能育種。比如，我國已經(jīng)實現(xiàn)了番茄的“種質(zhì)資源收集-基因組測序與分析-功能基因挖掘-分子設計育種-品種推廣”全產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新鏈條，培育出美味番茄新品種。
黃三文長期從事番茄基因組研究，科研團隊完成了360份番茄品系的變異組研究，闡明了人工選擇如何改變番茄基因組，為種質(zhì)資源的育種應用提供了理論框架。又與國際團隊合作，確定了33種影響消費者喜好的主要風味物質(zhì)，揭示了番茄風味的物質(zhì)基礎和遺傳改良路徑，為培育美味番茄提供了切實可行的育種方案。在上述研究的基礎上，黃三文團隊整理和收集了番茄育種不同歷史時期具有代表性的品種，通過生物信息學分析，利用骨干親本全基因分析開發(fā)了美味番茄的背景選擇芯片，用于在育種中保持現(xiàn)有主要親本的良好遺傳背景。之后，通過傳統(tǒng)育種與分子標記相結合的方法，創(chuàng)制了第一批美味番茄的優(yōu)良品種“深愛1號”和“深愛2號”，實現(xiàn)了美味番茄從基因組設計到合成育種的戰(zhàn)略構想。
中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)基因組研究所農(nóng)藝師呂亞清告訴記者，“深愛1號”番茄含有34個美味番茄的優(yōu)異位點，在育種設計之初，便是為了找回兒時番茄的味道，如今面向消費者，經(jīng)過一年的多次品嘗試驗，組成特有的香氣和黃金甜酸比，共同形成了特有的原本屬于早期栽培番茄的味道，真正勾起舌尖對兒時味道的回憶。“深愛2號”番茄含有36個美味番茄的優(yōu)異位點，皮薄，糖度可達10以上。“不用等到番茄果實成熟，幼苗階段我們就可以進行基因標記風味選擇，再進行雜交育種，這大大縮短育種周期。”
如今農(nóng)業(yè)生物技術正在以前所未有的速度向前發(fā)展，特別是基因組學及其衍生技術正在影響全球農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。我國是世界上較早啟動農(nóng)業(yè)基因組學研究的國家之一，在水稻、黃瓜、番茄等農(nóng)作物基因組學等領域研究水平已居世界前列，由我國科學家主導完成了70%左右的重要農(nóng)作物的基因組測序與分析工作，克隆了大量的產(chǎn)量、品質(zhì)、抗逆等性狀基因。黃三文表示，隨著生物技術特別是基因組學發(fā)展，美味番茄的育種路徑將會越來越多復制到其他農(nóng)作物、畜禽品種，也會有更多的美味蔬菜瓜果畜禽肉蛋，通過精準設計培育出來，讓傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品煥發(fā)出新活力。
中國科學院院士李家洋在會上指出，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展，人類的食品營養(yǎng)和健康，將愈發(fā)依賴生物組學大數(shù)據(jù)技術的進步。會議建議，我國要把握現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和未來食品研究進入生物組學大數(shù)據(jù)時代的重要戰(zhàn)略機遇，盡早布局，充分融合全基因組設計育種、個性化食品開發(fā)等技術，通過數(shù)據(jù)平臺和智能設計研發(fā)農(nóng)產(chǎn)品新品種和個性化營養(yǎng)食品。
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